HFSS常见问题及解答

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HFSS常见问题及解答

1、在端口设置中，Integration Line 有何作用？Renormalize和Deembeding 是什么意思，有何作用？
Integration Line（积分线）是端口定义的选项，一般定义在端口上沿电场梯度最大的方向定义。其作用有以下几项：
1）确保端口相位的一致性，避免多端口求解时出现的端口相位相差180 度的情况，如果关心S参数的相位，或者在多端口的天线系统中，推荐定义积分线。正确的定义如图1.1(a)所示。

图1.1(a)2）求解端口的Zpv和Zvi，即功率-电压阻抗和电压-电流阻抗，如图1.1（b）所示。 HFSS默认求解的是Zpi，即功率-电流阻抗。对于TEM模的传输线来说，三者是相等的，对于非TEM模的传输线来说，三者不等，积分线的作用是告诉HFSS，求解电压时，电场的积分路径。

图1.1(b)3）定义极化E场，对于圆波导或正方形波导，由于垂直极化和水平极化两个模式的截止频率相同，为了保证模式求解和我们计划的一致，可通过定义积分线，并将极化E选项选中，控制两个模式。图1.1（c）表示圆波导端口模式定义。

图1.1(c)Renormalize指的是重新归一化。HFSS直接得到的是广义S参数，HFSS会根据求解得到的端口阻抗进行归一化得到S参数，端口阻抗有可能会随频率变化，如波导问题。如果要得到给定阻抗下的S参数，可通过端口后处理选项卡中的重新归一化选项指定S参数的归一化阻抗。如图1.1（d）所示。

图1.1(d) Deembeding指的是去内嵌。只有在WavePort下才能进行。为了避免不传播的高阶模式对求解精度的影响，HFSS要求WavePort和结构的不连续性之间最好包括一段传输线，但是，这段传输线会带来额外的相移，要修正这段相移的影响，可设置Deembedding，既可以直接指定距离，也可以利用图形化功能自动计算。另外，如果结构中包括了很长的均匀传输线，不必将这些传输线建立到求解模型中以节省求解时间，同样可以利用Deembedding功能，由短传输线的结果自动推算长传输线的结果。如果传输线是无耗的，Deembedding只改变S参数的相位，如果传输线是有耗的，HFSS会自动将传输线的损耗修正到结果中。 2、共面波导结构如何定义端口？
无地的共面波导的端口定义最好采用waveport，端口尺寸如图1.2所示，注意，端口一定要将介质下面的空气包含一部分；有地的共面波导的端口定义比较类似，但是端口的下边一定不要跨越下面的地平面。

3、在本征模式求解模式下，端口和边界条件定义有何限制？如何利用HFSS本征模式求解得到腔体的有载Q值。
在本征模式求解时，不能加端口和磁偏置，也不能定义辐射边界条件。HFSS的本征模式求解器直接得出的是无载Q值，如果要得到有载Q值，则需要建立耦合结构，并在在负载端加PML或阻抗边界。

4、我设计的耦合器有一端需要接匹配负载，如何实现？
对于微带或同轴等TEM模式的耦合器，直接用电阻或薄膜电阻可实现负载；如果是波导耦合器，最简单的方法是将负载所在位置定义为波端口，因为波端口是最理想的匹配负载。如果仿真的模型无法定义端口，如本征模式求解时，可用PML作为匹配负载，注意，这时PML吸收的不是自由辐射波，而是导波。

5、采用辐射边界条件计算天线等辐射问题时，辐射边界的大小和形状应如何设置？辐射边界的大小对求解结果有何影响？
在计算天线等辐射问题时，辐射边界（Radiation Boundary）应在主辐射方向离开辐射体的距离，在非主辐射方向离开辐射体的距离，其形状可以与天线的形状共形，以便减少求解空间，例如，角锥喇叭的辐射区域可在建模时也作成角锥的形状，如图1.5所示。若辐射边界离辐射体距离太近，会造成电磁波在辐射边界处的反射系数增大，电磁波能量未经充分吸收而反射回求解空间内，对求解结果的准确度造成影响；若辐射边界离开辐射体距离过远，将使求解空间变得很大，这样会耗费更多的计算时间、增加收敛所需的迭代次数，降低求解计算的效率。